DE102010031930B4

DE102010031930B4 - Mammographieverfahren und Mammographiegerät

Info

Publication number: DE102010031930B4
Application number: DE102010031930.9A
Authority: DE
Inventors: Mathias Hörnig
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: SIEMENS HEALTHINEERS AG, DE
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: DE102010031930A1

Abstract

Mammographieverfahren zum Erzeugen eines Röntgenbildes von einer Brust (22) mit einer Röntgenquelle (2), die eine Mehrzahl von nebeneinander in zumindest einer Reihe angeordneten Röntgenemittern (4a-d) umfasst, die jeweils ein Röntgenstrahlbündel (8a-d) emittieren, die derart mit einem digitalen Röntgendetektor (10) empfangen werden, dass vom jeweiligen Röntgenstrahlbündel (8a-d) nur eine Teilfläche (12a-d) der Empfangsfläche (12) des Röntgendetektors (10) abgedeckt wird, wobei die Teilflächen (12a-d) der Empfangsfläche (12) des Röntgendetektors (10) derart zugeordnet sind, dass die zusammengesetzten Teilflächen (12a-d) die gesamte Empfangsfläche (12) überdecken, wobei in belichteten Teilflächen (12a-d) erzeugte Teilbilder zu einem kompletten Röntgenbild zusammengesetzt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mammographieverfahren zum Erzeugen eines Röntgenbildes von einer Brust. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein mit diesem Verfahren betriebenes Mammographiegerät.
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise aus DE 10 2008 030 698 B3 oder WO 2009/089947 A1 Vorrichtungen und Verfahren zur Tomosynthese, insbesondere im Bereich der Mammographie bekannt. Hierbei wird ein tomosynthetisches dreidimensionales Röntgenbild aus einer Vielzahl von zweidimensionalen Projektionsbildern rekonstruiert. Im Allgemeinen wird hierbei, gegebenenfalls unter Verwendung einer Vielzahl von Röntgenemittern, eine Empfangsfläche eines Röntgendetektors in unterschiedlichen Blickwinkeln bestrahlt. Hiervon zu unterscheiden sind Verfahren, bei denen zweidimensionale Röntgenaufnahmen erstellt werden sollen.
Bei der sogenannten „full field digital mammography“, bei der die vollständige Brust mit einer einzigen Röntgenaufnahme erfasst wird, muss zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor ein Abstand vorliegen, der groß genug ist, um mit dem von der Röntgenquelle erzeugten und durch Blenden begrenzten Röntgenstrahlbündel die Brust beziehungsweise die verfügbare Detektorfläche vollständig abzudecken. Dies führt bei Mammographiegeräten zu Systemen, bei denen der Abstand zwischen Röntgenquelle und digitalem Röntgendetektor im Bereich von etwa 65 cm liegt. Die bekannten Mammographiegeräte sind daher relativ groß und nehmen viel Platz in Anspruch. Aufgrund ihrer Größe sind sie außerdem mechanisch aufwendig und dementsprechend komplex konstruiert.
Je größer der Abstand zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor ist, desto größer muss außerdem die Leistung des Röntgenstrahlers sein, da die Intensität der Röntgenstrahlung am Röntgendetektor indirekt proportional zum Quadrat des Abstandes ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde ein Mammographieverfahren zum Erzeugen eines Röntgenbildes von einer zwischen einer Kompressionsplatte und einer Lagerfläche komprimierten Brust anzugeben, mit dem es möglich ist, mit einer einzigen Aufnahme ein vollständiges Röntgenbild der Brust mit einem kompakten, platzsparend aufgebauten und daher flexibel einsetzbaren Mammographiegerät zu erzeugen. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zu Grunde, ein nach diesem Verfahren betriebenes Mammographiegerät anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen ist zum Erzeugen der Röntgenstrahlung eine Röntgenquelle vorgesehen, die eine Mehrzahl von nebeneinander in zumindest einer Reihe angeordneten Röntgenemittern umfasst. Jeder dieser Röntgenemitter emittiert jeweils ein Röntgenstrahlbündel, das von einem digitalen Röntgendetektor empfangen wird. Jedem Röntgenstrahlbündel ist eine Teilfläche der Empfangsfläche des Röntgendetektors derart zugeordnet, dass die zusammengesetzten Teilflächen die gesamte Empfangsfläche überdecken.
Da das von jedem Röntgenemitter emittierte Röntgenstrahlbündel nur eine Teilfläche, d. h. einen Flächenbereich der Empfangsfläche des Röntgendetektors abdeckt, der kleiner ist als die gesamte Empfangsfläche des Röntgendetektors, ist es möglich, den Abstand zwischen Röntgenquelle bzw. Röntgenemitter und Röntgendetektor signifikant niedriger zu wählen als bei einer Vollfeldaufnahme, bei der das von einem einzelnen Röntgenemitter emittierte Röntgenstrahlbündel die gesamte Empfangsfläche des Röntgendetektors erfassen muss.
Die jeweiligen Teilflächen grenzen zumindest unmittelbar aneinander, um sicherzustellen, dass die gesamte Detektorfläche abgedeckt wird. Vorzugsweise überlappen sich die Teilflächen in ihren Randbereichen, um die Brust auch bei der maximalen Kompressionsdicke komplett zu durchstrahlen.
Die Röntgenstrahlbündel werden vorzugsweise sequentiell, d.h. zeitlich nacheinander erzeugt, und die in den jeweiligen belichteten Teilflächen erzeugten Teilbilder werden zu dem kompletten Röntgenbild zusammengesetzt.
Durch den verringerten Abstand zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor ist außerdem die von jedem Röntgenemitter jeweils abgegebene Dosisleistung entsprechend verringert. Aus diesem Grund können in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung für die Röntgenemitter auf der Basis von Carbon-Nanotubes aufgebaute Kathoden verwendet werden.
Alternativ hierzu können für die Röntgenemitter auch thermische Dispenserkathoden zum Einsatz gelangen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zeitlich nacheinander wenigstens zwei Röntgenbilder mit energetisch unterschiedlichen Röntgenstrahlen aufgenommen, um eine verbesserte Gewebedifferenzierung zu ermöglichen. Eine besondere Variante dieses Verfahrens ist beispielsweise aus J.M. Lewin et al, „dual-energy contrastenhanced digital subtraction mammography: feasibility", Radiology 2003, Vol. 229, Seiten 261-268 bekannt. Bei diesem kontrastverstärkten Mammographieverfahren werden ein erstes Einzelbild mit einem niederenergetischen Röntgenstrahl und ein zweites Einzelbild mit einem hochenergetischen Röntgenstrahl aufgenommen. Das Energiespektrum des niederenergetischen Röntgenstrahls ist dabei so gewählt, dass im Einzelbild das Kontrastmittel praktisch nicht sichtbar ist, während der höherenergetische Röntgenstrahl von dem Kontrastmittel stark absorbiert wird. Aus diesen zeitlich nacheinander aufgenommenen Einzelbildern wird ein Differenzbild erzeugt, aus dem die Strukturen des normalen Brustgewebes weitgehend eliminiert sind, und in dem das sich gegebenenfalls durch starke Kompression der Brust nur schwach anreichernde Kontrastmittel deutlich sichtbar wird.
Hinsichtlich des Mammographiegerätes wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Mammographiegerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 5, die sinngemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 entsprechen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Mammographiegerätes sind in den auf diesen Patentanspruch zurückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel verwiesen. Es zeigen:

1 und 3 ein Mammographiegerät gemäß der Erfindung in einer schematischen Ansicht von vorne,
2 das Mammographiegerät in einer Seitenansicht, ebenfalls in einer schematischen Prinzipdarstellung.

Gemäß 1 umfasst ein Mammographiegerät gemäß der Erfindung eine Röntgenquelle 2 die aus einer Mehrzahl von nebeneinander in zumindest einer Reihe angeordneten Röntgenemittern 4a-d aufgebaut ist. Im Ausführungsbeispiel sind exemplarisch vier Röntgenemitter 4a-d dargestellt. In der praktischen Ausführung umfasst die Röntgenquelle 2 wenigstens zwei, insbesondere bis zu etwa zehn nebeneinander angeordnete Röntgenemitter 4a-d. Die von den Röntgenemittern 4a-d jeweils emittierten Röntgenstrahlen werden mit Hilfe einer Kollimatoreinrichtung 6 jeweils auf ein Röntgenstrahlbündel 8a-d begrenzt.
Die von den Röntgenemittern 4a-d emittierten Röntgenstrahlbündel 8a-d werden von einem digitalen Röntgendetektor 10 (Flachdetektor) empfangen, der eine Mehrzahl von in einem matrixförmigen Array angeordneten Einzeldetektoren umfasst. Jedem Röntgenstrahlbündel 8a-d ist eine Teilfläche 12a-d der Empfangsfläche 12 des Röntgendetektors 10 derart zugeordnet, dass jedes Röntgenstrahlbündel 8a-d nur auf eine Teilfläche 12a-d des Röntgendetektors 10 auftrifft, die kleiner ist als seine gesamte Empfangsfläche 12.
Röntgenquelle 2 und Röntgendetektor 10 sind voneinander in einem feststehenden, d.h. unveränderlichen Abstand a entfernt an einem Gestell beziehungsweise einer Halterung 14 angeordnet und können gemeinsam unter Beibehaltung des gegenseitigen Abstandes a senkrecht zur Flachseite des Röntgendetektors 10, d.h. entlang der säulenartigen Halterung 14 verstellt werden wie dies durch den Doppelpfeil 16 veranschaulicht ist. Die Halterung 14 ist demontierbar auf einem Tisch 18 angeordnet, der erforderlichenfalls ebenfalls höhenverstellbar sein kann.
An der Halterung 14 ist außerdem eine Kompressionsplatte 20 angeordnet, die unabhängig von Röntgenquelle 2 und Röntgendetektor 10 ebenfalls in Richtung des Doppelpfeiles höhenverstellbar ist und eine auf die zugleich als Lagerfläche dienende Empfangsfläche 12 des Röntgendetektors 10 aufgelegte Brust 22 gegen die Lagerfläche presst.
Die aus Röntgenquelle 2, Röntgendetektor 10 und Kompressionsplatte 20 aufgebaute Einheit kann außerdem um eine senkrecht zur Zeichenebene liegende Schwenkachse 24 geschwenkt werden, wie dies in der Figur durch den Doppelpfeil 26 veranschaulicht ist.
Bei der Röntgenquelle 2 handelt es sich um eine sogenannte Multifokus-Röntgenröhre. Die Röntgenemitter 4a bis 4d umfassen jeweils eine Kathode 30a bis 30d sowie eine dieser jeweils zugeordnete Anode 32a bis 32d. Als Kathoden können beispielsweise thermische Dispenserkathoden oder auf der Basis von Carbon-Nanotubes aufgebaute Kathoden vorgesehen sein, aus denen die Elektronen aufgrund einer hohen, im Oberflächenbereich vorliegenden Feldstärke austreten (kalte Feldemission). Die Anoden 32a bis 32d der Röntgenemitter 4a bis 4d sind vorzugsweise feststehend. Jeder Röntgenemitter 4a bis 4d lässt sich in einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise durch Verändern der Beschleunigungsspannung und Variation der Filter außerdem in zwei Betriebsarten betreiben, die sich hinsichtlich der Energie der von ihnen emittierten Röntgenstrahlen voneinander unterscheiden.
In 2 ist eine Aufnahmeposition veranschaulicht, in der Röntgenquelle 2, Röntgendetektor 10 und Kompressionsplatte 20 um die Schwenkachse 24 in eine Schräglage geschwenkt sind.
In 3 ist zu erkennen, dass die Röntgenquelle 2 und der Röntgendetektor 10 jeweils an Auslegern 40 bzw. 42 angeordnet sind, die entlang der säulenartigen Halterung 14 ebenso wie die Kompressionsplatte 20 höhenverstellbar sind.
Mit einem Mammographiegerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Mammographieuntersuchung durchzuführen, wenn die Untersuchungsperson sitzt. Durch die Verringerung des Abstandes zwischen Röntgenquelle 2 und Röntgendetektor 10 von etwa 65cm auf etwa 20cm wird die erforderliche Emissionsleistung der Röntgenröhre um den Faktor 10,5 reduziert. Auf diese Weise können anstelle von Drehanoden feststehende Anoden 32a-d verwendet werden, so dass während der Durchführung der Röntgenuntersuchung eine deutlich geringere Geräuschentwicklung auftritt.
Im Ausführungsbeispiel der 3 ist außerdem gestrichelt eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der die Röntgenemitter in einer Mehrzahl von Reihen in einem zweidimensionalen Array angeordnet sind, um sicherzustellen, dass die den von den Röntgenermittern 4 ermitterten Röntgenstrahlbündeln zugeordneten Teilbündel auch in der zur Brustwand senkrechten Richtung die Empfangsfläche 12 vollständig überdecken.
Bezugszeichenliste

2: Röntgenquelle
4a-d: Röntgenemitter
6: Kollimatoreinrichtung
8a-d: Röntgenstrahlbündel
10: Röntgendetektor
12: Empfangsfläche
12a-d: Teilflächen
14: Halterung
16: Doppelpfeil
18: Tisch
20: Kompressionsplatte
22: Brust
24: Schwenkachse
26: Doppelpfeil
30a-d: Kathode
32a-d: Anode
40: Ausleger
42: Ausleger

Claims

Mammographieverfahren zum Erzeugen eines Röntgenbildes von einer Brust (22) mit einer Röntgenquelle (2), die eine Mehrzahl von nebeneinander in zumindest einer Reihe angeordneten Röntgenemittern (4a-d) umfasst, die jeweils ein Röntgenstrahlbündel (8a-d) emittieren, die derart mit einem digitalen Röntgendetektor (10) empfangen werden, dass vom jeweiligen Röntgenstrahlbündel (8a-d) nur eine Teilfläche (12a-d) der Empfangsfläche (12) des Röntgendetektors (10) abgedeckt wird, wobei die Teilflächen (12a-d) der Empfangsfläche (12) des Röntgendetektors (10) derart zugeordnet sind, dass die zusammengesetzten Teilflächen (12a-d) die gesamte Empfangsfläche (12) überdecken, wobei in belichteten Teilflächen (12a-d) erzeugte Teilbilder zu einem kompletten Röntgenbild zusammengesetzt werden.
Mammographieverfahren nach Anspruch 1, bei dem für die Röntgenemitter (4a-d) auf der Basis von Carbon-Nanotubes aufgebaute Kathoden (30a-d) verwendet werden.
Mammographieverfahren nach Anspruch 1, bei dem für die Röntgenemitter (4a-d) thermische Dispenserkathoden (30a-d) verwendet werden.
Mammographieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem wenigstens zwei Röntgenbilder mit energetisch unterschiedlichen Röntgenstrahlen aufgenommen werden.
Mammographiegerät zum Erzeugen eines Röntgenbildes von einer Brust (22) gemäß einem Mammographieverfahren von einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Röntgenquelle (2), die eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Röntgenemittern (4a-d) umfasst, die jeweils ein Röntgenstrahlbündel (8a-d) emittieren, sowie mit einem digitalen Röntgendetektor (10) zum Empfangen der von den Röntgenemittern (4a-d) jeweils emittierten Röntgenstrahlbündel (8a-d), wobei jedem Röntgenstrahlbündel (8a-d) eine Teilfläche (12a-d) der Empfangsfläche (12) des Röntgendetektors (10) derart zugeordnet ist, dass die zusammengesetzten Teilflächen (12a-d) die gesamte Empfangsfläche (12) überdecken.
Mammographiegerät nach Anspruch 5, bei der die Kathoden (30a-d) der Röntgenemitter (4a-d) auf der Basis von Carbon-Nanotubes aufgebaut sind.
Mammographiegerät nach Anspruch 5, bei der als Kathoden (30a-d) der Röntgenemitter (4a-d) thermische Dispenserkathoden vorgesehen sind.
Mammographiegerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die Röntgenemitter (4a-d) in wenigstens zwei Betriebsarten betreibbar sind, die sich hinsichtlich der Energie der von ihnen erzeugten Röntgenstrahlen voneinander unterscheiden.
Mammographiegerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die Anoden (32a-d) der Röntgenemitter (4a-d) feststehend sind.
Mammographiegerät nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der Röntgenquelle (8) und Röntgendetektor (10) mit festem gegenseitigen Abstand (a) einander gegenüberliegend höhenverstellbar an einer Halterung (14) angeordnet sind.
Mammographiegerät nach Anspruch 10, bei der Röntgenquelle (2) und Röntgendetektor (10) an der Halterung (14) schwenkbar um eine senkrecht zu der zwischen ihnen verlaufenden Verbindungsachse liegende und diese schneidende Schwenkachse (24) angeordnet sind.
Mammographiegerät nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Halterung (14) an einen Tisch (18) montierbar und von diesem Tisch demontierbar (18) ist.